JP2003531324A - 振動検出装置を備えた地面締固め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 地面を締固めるための装置であって、接地エレメント（５）を有しており、該接地エレメント（５）は起振装置により負荷されていて地面を締固めることができる。接地エレメント（５）は、弾性的に上位質量体（１）に連結されている。該上位質量体（１）は、検出質量体として使用されており、加速度センサ（６）により、検出質量体の加速度が検出される。加速度センサ（６）により発せられた測定信号（７）は制御装置（８）で評価され、該制御装置（８）は、目標値との誤差に基づいて、起振装置（２）を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、地面締固めのための、起振装置により負荷されている接地エレメン
トを備えた地面締固め装置もしくはコンパクタ（Ｂｏｄｅｎｖｅｒｄｉｃｈｔｕ
ｎｇｓｖｏｒｒｉｃｈｔｕｎｇ）に関する。

【０００２】 このような形式の地面締固め装置、例えば振動プレート（バイブロプレート）
または振動ローラは、一般的には互いに相対して弾性的に連結された２つの質量
体、すなわち下位質量体と上位質量体とにより構成されている。下位質量体は主
に、起振装置により負荷されている１つの接地エレメントを有している。上位質
量体は、一般的には起振装置のための駆動装置を支持しており、ばねエレメント
を介して下位質量体に結合されている。過去において、不釣合い質量を支持して
いる１つまたは２つの軸を回転させる不釣合い起振装置が起振装置として適して
いることが、実証された。これにより生じる振動、必要であれば種々異なる方向
にも調節可能な振動が、接地エレメントに導入され、地面を締固めるために使用
される。上記の構造は、特に振動プレートまたは振動ローラとの関連で、一般に
知られているので、これ以上の説明は省略する。

【０００３】 一般的には、このような形式の地面締固め装置における起振装置は、一定の周
波数および振幅の振動を発生させる。その他に、周波数および／または振幅の有
段式または無段式の調節が可能な、例えば振動プレートが公知ではあるが、この
調節は、オペレータが行わなければならない。地面締固めのための理想的なパラ
メータが締固め過程中に種々異なる地質および地勢に基づいて刻々と変化し、か
つオペレータが、これらのパラメータを常に把握して起振装置を相応に調節し直
すことは不可能であるために、振動パラメータは一般的に、地下の特別な特徴に
適合していない。このために、特に締固めたい地面が十分な変形性を有していな
い場合に、地面締固め装置が跳びはね始めるという問題が起こり得る。地面締固
め装置が跳びはねることで、機械摩耗と、騒音による環境への負担と、オペレー
タへの負担とが急激に高められる。それ以外に、地面締固め装置の跳びはねによ
り、地面が再びほぐされてしまう可能性もある。

【０００４】 国際公開第９８１７８６５号パンフレットにより、地面締固め装置のための、
地面の機械的なデータを測定するための方法が公知である。このパンフレットに
記載されている振動ローラにおいては、その鉄輪ローラが締固めたい地面と共に
１つの締固め振動システムとして見なされていて、その振動挙動が計算ユニット
により検出される。この計算ユニットは、振動ローラ内に設けられた起振装置を
、所定の地面強度、つまり所望の締固め成果が達成され得るように調節する。振
動挙動の検出は、接地エレメントとして働く鉄輪ローラに取り付けられている複
数の測定エレメントを介して行われる。

【０００５】 種々異なる地面締固め装置において、起振装置による負荷や、さらにはまた刻
々と変化する地質および地勢、つまり岩石や起伏などによる負荷のような多数の
外部からの影響に基づいて、接地エレメントの、偶然に依拠していて時として不
規則な動きを有する運動が生じることが分かっており、この接地エレメントの運
動は、高い測定コストによってのみ検出可能である。

【０００６】 したがって、本発明の課題は、接地エレメントの振動挙動を簡単な形式で検出
できて制御可能な起振装置を備えた地面締固め装置を提供することである。

【０００７】 この課題は、請求項１に記載された特徴を有する本発明の地面締固め装置によ
り解決される。本発明の有利な変化実施例は、請求項２以下に記載されている。

【０００８】 本発明による地面締固め装置には、接地エレメントに弾性的なカップラにより
結合されている検出質量体が設けられている。検出質量体は、接地エレメントと
の弾性的なカップラに抗して、少なくとも１自由度で可動であって、この場合、
検出質量体の運動は測定装置により測定される。測定装置により発せられた測定
信号は、制御装置内で評価され、かつ目標値と比較される。制御装置は、誤差を
確認すると、接地エレメントを負荷している起振装置を相応に起動制御する。

【０００９】 検出質量体と接地エレメントとは、機械的なフィルタを形成している。このフ
ィルタにより、接地エレメントにおいて支配的であって本質的には偶然に依拠す
る動き、すなわち振動は、例えば高周波数の振動、つまり起振装置により予め定
められた周波数よりも高い周波数を有する振動を取り除くように、フィルタリン
グする。それゆえ、検出質量体は、接地エレメントとは異なり単純な運動パター
ンおよび振動パターンの影響下にある。特別な場合には、検出質量体に、過剰な
衝撃エネルギの反作用により発生する振動、つまり例えば接地エレメントの跳び
はねにより生じる振動は起こるけれども、接地エレメントを有する下位質量体の
、偶然に依拠する振動は起こらないように、フィルタリングを行うことが可能で
ある。

【００１０】 測定装置により、検出質量体の振動を、従来技術と比較してかなり簡単に検出
することができるので、制御装置のための測定信号は明確である。

【００１１】 測定手段を精緻化するために、測定装置が、本発明の有利な変化実施例おいて
、複数の空間方向および／または回転方向への検出質量体の運動を検出し得ると
有利である。

【００１２】 本発明の特に有利な実施例では、検出質量体は上位質量体により形成される。
上位質量体は、下位質量体に弾性的に連結されているので、付加的な検出質量体
エレメントを設ける必要がない。さらに、測定装置が、上位質量体の運動を検出
し、相応の測定信号を提供する。上位質量体の比較的高い慣性に基づいて、フィ
ルタ作用は、特に有利に利用される。１つの測定装置を上位質量体に取り付けさ
えすればよいので、この構造は簡単に実現される。

【００１３】 有利には、測定装置により測定される運動は、検出質量体の加速度である。そ
れというのは、加速度値は特に簡単に測定されるからである。

【００１４】 以下に、図面を参照しながら本発明の実施例について詳説する。唯一の図面は
、本発明による、地面締固め装置として働く振動プレートを示している。

【００１５】 振動プレートは上位質量体１を備えており、この上位質量体１は主に、起振装
置２のための駆動装置（図示せず）と、燃料タンクと、カバーと、種々多様な制
御構成ユニットと、振動プレートを誘導するためのシャフト３とを有している。

【００１６】 弾性的なエレメント４、例えばゴムばねを介して、接地プレート５は、上位質
量体１に弾性的に連結されている。接地プレート５は下位質量体の主要な構成部
分であるが、起振装置２もまた下位質量体に含まれる。

【００１７】 上位質量体１には、加速度センサ６が取り付けられており、この加速度センサ
６は、上位質量体１の、少なくとも１自由度の方向への加速度、また実施例によ
っては複数の自由度の方向への加速度をも検出し、相応の測定信号７を制御装置
８へ発信する。この場合、少なくとも上位質量体１の、垂直方向への運動は検出
されるべきである。加速度センサ６により加速度を測定する代わりに、別の実施
例においては、上位質量体１の運動の別の形態、例えば速度を検出しても有利で
ある。このためには場合に応じて、相応のセンサと、制御装置８内にそれに属す
るアルゴリズムとを用意しなければならない。

【００１８】 測定信号７は制御装置８で評価される。

【００１９】 上位質量体１と接地プレート５との間の振動の伝達を弾性的なエレメント４に
より遮断していることに基づいて、たとえ接地プレート５が、常に偶然に依拠し
ていて時としては変則的な動きを有する運動を行ったとしても、上位質量体１は
、振動プレートの通常運転時には比較的静かである。上位質量体１の比較的大き
な質量に基づく上位質量体１の慣性が、この挙動を補助する。

【００２０】 例えば、地面が非常に固い場合かまたは起振装置２による振動エネルギーが過
大である場合に接地プレート５が跳びはねたりするような非常運転状態において
のみ、上位質量体１の運動が強まり、結果として増大した加速度値に表れる。こ
の値は、加速度センサ６の測定値に相応の影響を及ぼす。

【００２１】 測定信号７は、制御装置８において計算手段により電気的に実際値として評価
される。この場合、実際値のためには、実効値の算定が特に適しているのが分か
っており、実効値は、ｒｍｓ値（ｒｏｏｔ−ｍｅａｎ−ｓｑｕａｒｅ Ｗｅｒｔ
）の形式で算定される。もちろん、別の公知の信号評価手段、有利には特徴的な
実際値または実効値を結果として提供する信号評価手段も考えられる。

【００２２】 この実効値は、制御装置８により目標値と比較される。目標値はオペレータに
より変更され得る一方で、他方では目標値を製造元で確定して制御装置８にプロ
グラムを確定的に入力することも可能である。

【００２３】 実効値と目標値とを比較し、その際に認識された誤差に応じて、制御装置８は
制御信号９を介して起振装置２を起動制御する。この起動制御の目的は、振動エ
ネルギを変化させることであり、これは、それ自体としては公知の種々多様な手
段により達成され得る。

【００２４】 主に、振動エネルギの変化は、起振装置２の周波数と振幅とを適合させること
により行われる。

【００２５】 振幅の、すなわち「ｍｒ値」つまり「不釣り合いの質量×不釣合いの半径（軸
中心線から不釣り合い質量までの距離）」の増大または減少は、例えば不釣合い
質量（Ｕｎｗｕｃｈｔｍａｓｓｅ）を支持している軸上において、不釣合い質量
を調節することにより達成され得る。これに関して、多数の装置が公知である。
例としては、相対的に回動可能な２つの不釣合い質量が１つの軸に配置されてい
る装置が挙げられる。その不釣合い力のモーメント（Ｕｎｗｕｃｈｔｍｏｍｅｎ
ｔ）は、相対位置にしたがって変化する。別の例は、いわゆる「片側の遠心調速
機」であって、この場合、不釣合いは、軸回転数の変化時に不釣合い質量が移動
することにより調節される。

【００２６】 周波数の変更は、遠心力が一定であることを前提に行われ得る。この場合、起
振装置の回転数は、調節される振幅との関連で、振幅（ｍｒ値）と周波数の二乗
との積、つまり結果として生じる遠心力が常に所定の一定の値に相当するように
制御される。起振装置の回転数は、機械的な駆動装置の場合、例えば調節可能な
プーリ直径を備えたＶベルト駆動装置を介して変更することが可能である。液圧
的な駆動装置の場合は、相応の調節可能なアキシアルピストンポンプが駆動モー
タに設けられなければならない。電気的な駆動装置の場合は、回転数が相応に、
例えば周波数コンバータを介して適合されねばならない。

【００２７】 本発明による特に簡単な実施例では、制御装置内に保存された目標値は閾値で
あり、この閾値を実効値が上回ると、制御装置８は直接に、起振装置２による振
動エネルギの減少を制御する。これにより、例えば接地プレート５の跳びはねは
、すでに開始段階で防止される。

【００２８】 本発明による別の実施例では、制御装置８は起振装置２を、実効値が目標値を
上回るか下回るかに関連して、地面締固め過程を常に最適な領域に保持するため
に起動制御する。

【００２９】 これまで説明してきた実施例において、本発明により設けられた検出質量体は
上位質量体１により形成されている。しかし、これに対する択一的な案として、
付加的な検出質量体エレメントを下位質量体に、つまり接地プレート５に弾性的
に連結することも可能である。このためには、検出質量体エレメントは比較的小
さく構成されるべきで、かつ接地プレート５上の小さなハウジング内に収納され
得るべきであろう。

【００３０】 本発明は、実施例で示したような振動プレートの場合と同様に、振動ローラに
も使用され得る。振動ローラにおいては、接地エレメントは鉄輪ローラである。

【００３１】 検出質量体と接地エレメント５との配置は、付加的な構成部材によってのみ実
現可能な高価な電気的なフィルタリングの代わりに、機械的なフィルタリングを
可能にする。検出質量体が上位質量体により形成されていると、実際、付加的な
構成部分は全く不要である。さらに、加速度センサとして、従来技術と比較して
簡易なセンサを選択し得る。それというのは、検出したい振動も同様に簡単な時
間的経過をたどるからである。制御装置８内の評価アルゴリズムおよび制御アル
ゴリズムもまた、簡単かつ時間的余裕を有して構成され得る。

【００３２】 許容外の振動、すなわち上位質量体の加速度を効果的に減じることは、単に、
高負荷に基づく装置の、特に駆動装置の損傷を防止するばかりではなく、同時に
、オペレータに負担をかける手もしくは腕の振動も減じられて、所定の限度枠に
収められる。結果として、リラックスして効率的な作業がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による、地面締固め装置として働く振動プレートを示す図である。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地面締固め装置であって、地面締固めのための接地エレメン
   ト（５）を備えた下位質量体と、前記接地エレメント（５）を負荷する起振装置
   （２）と、前記下位質量体に弾性的に結合されていて前記起振装置（２）のため
   の駆動装置を備えた上位質量体（１）とを有している形式のものにおいて、 −検出質量体（１）が前記接地エレメント（５）に弾性的なカップラ（４）によ
   り結合されており、 −前記検出質量体（１）が、接地エレメント（５）との弾性的なカップラ（４）
   に抗して少なくとも１自由度で可動であり、 −前記検出質量体（１）の、少なくとも１自由度の方向への運動を測定するため
   の測定装置（６）が設けられていて、該測定装置（６）が測定信号（７）を発信
   するようになっており、 −前記測定信号（７）を実際値として評価し、この実際値を目標値と比較して、
   実際値と目標値との誤差に応じて前記起振装置（２）を起動制御するための制御
   装置（８）が、設けられていることを特徴とする、振動検出装置を備えた地面締
   固め装置。
2. 【請求項２】 目標値が閾値であって、この閾値を実際値が上回ると、制御
   装置（８）が起振装置（２）による振動エネルギの減少を制御する、請求項１記
   載の地面締固め装置。
3. 【請求項３】 目標値に関して定められた領域を実際値が上回るか下回ると
   、制御装置（８）が起振装置（２）による振動エネルギの変化を制御する、請求
   項１記載の地面締固め装置。
4. 【請求項４】 起振装置（２）により発生させられた振動が、制御装置（８
   ）により、振動の周波数および／または振幅に関して変化可能である、請求項２
   または３記載の地面締固め装置。
5. 【請求項５】 測定装置（６）が、複数の空間方向および／または回転方向
   への運動を検出するのに適している、請求項１から４までのいずれか１項記載の
   地面締固め装置。
6. 【請求項６】 検出質量体が上位質量体（１）により形成されている、請求
   項１から５までのいずれか１項記載の地面締固め装置。
7. 【請求項７】 検出質量体（１）の、測定装置（６）により測定される運動
   が、加速度である、請求項１から６までのいずれか１項記載の地面締固め装置。
8. 【請求項８】 地面締固め装置が振動プレートであり、かつ接地エレメント
   が接地プレート（５）である、請求項１から７までのいずれか１項記載の地面締
   固め装置。
9. 【請求項９】 地面締固め装置が振動ローラであり、かつ接地エレメントが
   鉄輪ローラである、請求項１から７までのいずれか１項記載の地面締固め装置。